基于熵值-突变级数法上海市生态安全评价与对策研究

城市生态安全的定量评估对于区域的可持续发展具有极其重要的指导意义。文章基于PSR模型和相关统计数据, 构建了生态安全评价指标体系和评价模型, 结合熵权法对各指标进行赋权, 利用突变级数法对2005—2015年上海市生态安全状况做出定量评价, 并对其状态进行分级, 研究结果表明: 2005—2015年间, 上海市生态安全状态可分为两个阶段, 2005—2009为生态安全上升期, 生态安全指数从0.8633上升到2009年的0.9497, 安全等级由V级上升到III级; 2009—2015年期间则为下降时期, 生态安全指数从0.9497下降至2015年的0.8981, 安全等级则从III级下降到V级, 期间虽有所上升, 但生态安全级别仍处于V级。整体而言, 由于受到来自人类活动的巨大压力, 城市生态安全水平较低, 可持续发展受到严峻的挑战。基于研究结果, 为提高上海市生态安全水平, 促进城市的可持续发展, 政府需要采取一些措施, 具体可从以下角度来考虑, 进一步加强对城市环境的监督和治理, 以实现在经济增长的同时也兼顾环境的质量提升, 控制人口增长, 改善能源结构, 提高清洁能源的使用比例, 同时改进技术, 提高能源利用效率, 降低能耗, 减少排放; 加大对教育, 科技和社会福利性事业的投入力度, 促进生态系统的压力、状态、响应协调发展, 提高城市生态安全水平。研究旨在为上海市生态安全和可持续发展提出理论支持和参考。     

2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全评价

针对疏勒河流域生态环境脆弱、人地矛盾突出的特点, 采用“环境-经济-社会(EES)”模型, 建立疏勒河流域土地生态安全评价指标体系, 构建土地生态安全评价的熵权物元模型, 对疏勒河流域2005—2014 年土地生态安全状况进行评价研究, 并利用主成分分析法定量研究疏勒河流域土地生态安全的限制因子。结果表明: 2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全还存在着恶化风险, 2005—2007 年风险降低, 2007—2008 年风险小幅增加, 2008—2009 年风险降低, 2009—2013 年风险大幅增加, 2013—2014 年风险有所降低; 发展方向表现为“不安全→安全”的阶梯式上升趋势, 其中, 2005—2007 年土地生态安全状态为“不安全”, 2008—2009 年安全状态为“临界安全”, 2010—2011 年安全状态为“较安全”, 2012—2014 年安全状态为“安全”; 制约2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全水平提升的关键因子分别是人均耕地面积、森林覆盖率、人均水资源量、产水模数、第三产业产值与GDP 占比和耗水率, 其中, 森林覆盖率和产水模数影响最大, 主成分荷载达0.973和0.968。研究结果以期为疏勒河流域土地生态治理决策和人地关系和谐可持续发展提供科学依据。     

基于生态网络的生态安全格局评价

生态网络可用于描述、评价生境破碎条件下景观空间组织方式与物种存续的关系.本文以青岛市为研究区域,基于最小成本路径方法模拟得到2005年林地、湿地生态网络,并基于廊道累计成本值对得到的生态网络进行分级.利用介数指数、相关长度-逐块筛选指数对生态网络中斑块与廊道等结构要素进行重要性区分,形成生态网络结构体系.并在评价2005—2013年新增建设用地对生态网络影响的基础上,提出应对建设用地变化的生态安全格局.结果表明: 在生态网络框架基础上,图形理论的相关评价方法能够量化评价识别生态用地的具体属性(如生态网络斑块的面积)和生态用地之间的功能联系;2005—2013年间,青岛市新增建设用地对湿地侵占面积较大,且没有考虑具体林地、湿地在整个地区生态系统连通性维护中的作用;基于生态网络的生态安全格局的划定可以优化地区生态基底,为生态保护与恢复提供更加精确的空间决策依据,同时为城市空间扩张提供科学合理的空间指引.     

基于遥感和地理信息系统的图们江地区生态安全评价

利用遥感及统计数据,基于压力-状态-响应(P-S-R)模型选取22个评价指标构建生态安全评价体系对图们江地区进行基于空间的生态安全评价.结果表明:研究区生态安全水平呈现出明显的空间差异性,表现为区域内东西两端生态安全水平较高并向中部过渡.各生态安全等级的面积大小排序为:较安全＞临界安全＞安全＞较不安全＞不安全,所占比例分别为49.56％,33.89％,9.14％,6.48％,0.94％.另外统计了基于行政单元的平均生态安全指数和等级,发现各县市的生态安全水平和等级构成都有所不同,各县市生态安全水平状态排序为珲春＞图们＞安图＞汪清＞延吉＞龙井＞和龙.整体来看,研究区生态环境质量较好,生态系统服务功能及抗干扰能力较强,生态问题较少,生态灾害较少.     

快速城市化地区景观生态安全时空演化过程分析——以东莞市为例

依托“压力-状态-响应”概念框架模型,建立景观生态安全评价指标体系,以东莞市为例,研究区域景观生态安全时空发展变化过程,揭示快速城市化地区生态安全发展变化的规律.结果表明:1988、1997和2005年东莞市的平均生态安全综合指数分别为0.497、0.436和0.395,区域总体生态安全从中高安全状态逐步降低到中低安全状态;生态中低安全的区域空间上从“市中心-镇中心”沿“市中心-镇中心-道路”不断扩张.采用以像元为中心的公里网格滑动模板的指标作为像元的评价指标,可以有效解决景观结构指数等指标的计算,在生态安全等级划分时边界过度很平滑,景观尺度的生态安全评价可以为生态可持续发展政策的制定提供科学依据.     

基于压力-状态-响应模型的黑河中游张掖市生态安全评价

生态系统服务的状态与生态是否安全密切相关，生态系统服务的正常发挥是实现生态安全的前提。近年来，中国西北荒漠-绿洲扩张速度加快，改变了生态系统服务的供给与传输，进而影响了区域生态安全。以典型荒漠-绿洲区域黑河中游的张掖市为例，基于压力-状态-响应模型，耦合生态系统服务理论，构建了黑河中游生态安全评价指标体系，评估了2001-2015年黑河中游生态安全演变趋势。研究结果表明黑河中游生态系统面临的资源消耗和环境污染压力越来越大，压力指数有所降低；部分地区出现植被退化、破碎化增加等现象，状态指数略有降低；在实施节水灌溉、产业转移、湿地保护等举措后，响应指数显著增加。总体来看，2001-2015年黑河中游生态安全水平呈现波动增长趋势，生态安全综合指数由0.3748增至0.5888，生态安全等级由"较不安全"达到"临界安全"状态，其中高效节水灌溉面积、生态用水量、地下水开采率等水资源相关要素是影响绿洲生态安全水平的主要因子。基于以上研究，提出了坚持生态保护优先、调整种植和产业结构、发展高效节水灌溉技术、提高公众生态保护意识等提高生态安全水平的相关对策与建议，以期为促进区域生态经济可持续发展提供支撑。     

基于DPSIR-GM(1,1)模型的甘肃省生态安全评价与预测

生态环境质量的综合评价是实现经济社会与自然环境协调发展的重要前提。以甘肃省为研究区域, 基于“驱动力—压力—状态—影响—响应”(DPSIR)概念模型, 构建生态安全评价指标体系, 运用灰色关联改进理想解(TOPSIS)的评价方法, 对甘肃省生态安全状况进行综合评价, 并采用灰色预测模型对2019—2023年甘肃省生态安全的发展前景进行分析。结果表明: 甘肃省2009—2018年生态安全状况总体呈现上升趋势, 安全等级从敏感上升至一般; 驱动力、压力及影响指标有波动下降的趋势, 状态及响应指标值逐年上升; 甘肃省2019—2023年的生态安全综合指数从0.7274增长至0.9463, 达到安全状态。     

典型资源型城市生态承载力评价——以唐山市为例

资源型城市生态承载力评价研究的开展对促进资源型城市自然-经济-社会复合生态系统健康可持续发展具有指导意义。以唐山市作为案例城市,基于资源型城市独特的生态系统特点,从生态弹性力、承载媒体的支撑力、承载对象的压力三方面提出对生态承载力进行量化的研究方法,构建了较完整的生态承载力综合评价指标体系,利用主客观相结合的赋权方法,对唐山市生态承载力状况进行评价,探讨了2001—2010年10年间唐山市生态承载力变化趋势。结果表明:唐山市在研究时段内,生态弹性力指数波动强烈,表明生态系统的稳定性较差;承载媒体的支撑力指数逐渐增大,指数由0.111上升至0.898,显示系统的承载指数越来越高;承载对象的压力变化较为复杂,呈现先降后升,近几年又略有下降的趋势;系统的生态承载力整体上呈现波动性上升趋势,综合指数由0.345上升至0.720,说明唐山市生态系统的承载能力不断提高,但资源依赖型发展模式带来的资源短缺、环境污染和生态破坏等问题仍是制约生态承载力进一步提高的主要因素。研究成果客观地反映了唐山市生态承载力状况,对于唐山市未来的发展提出了合理的对策和建议,可为其他地区生态承载力研究提供一定借鉴。     

基于能值分析的辽宁省生态经济系统可持续发展评价

基于能值分析构建了包括能值流量、能值来源指标、社会亚系统评价指标、经济亚系统评价指标、自然亚系统评价指标和综合指数等的辽宁省生态经济系统评价体系,全面评估了2000—2010年辽宁省生态经济系统的发展趋势以及可持续性.结果表明:2000—2010年,辽宁省总能值用量从3440.12×1020sej增长到7636.33×1020sej,其中,2010年不可更新资源能值所占比重(68.6%)最大;人均能值从8.32×1015sej增长到17.96×1015sej;能值自给率虽然较高,却从2000年的91.1%下降到2010年的79.9%;环境负荷率从3.22提升到7.80;可持续发展指数由3.47降低到0.64;系统可持续发展性能由6.73降低到1.56.表明辽宁省生态经济系统呈现出不可持续发展的态势.2010年的辽宁省生态经济水平仅达到美国和日本20世纪80年代的水平.     

基于PSR 模型的河南省水生态安全综合评价研究

基于河南省水环境现状, 从“压力-状态-响应”(PSR)指标体系框架出发, 建立河南省水环境生态安全评价指标体系, 利用变异系数法确定各指标权重, 运用综合指数评价法对河南省水环境生态安全水平予以评价。结果表明:2007-2013 年河南省水环境生态安全综合指数值整体呈上升趋势, 其生态安全水平已处于预警状态; 压力状态曲线呈逐年下降趋势, 状态曲线与综合指数曲线变化趋势基本一致, 表明河南省水环境综合评价值在很大程度上是状态系统的贡献, 此外响应系统的贡献率逐年增幅显著, 有效促进了河南省水环境生态安全的逐渐改善。     

基于元胞自动机的城市生态安全格局模拟——以东莞市为例

以城市化快速发展的东莞市为研究对象,选取景观生态安全程度为评价标准,获取生态安全的元胞1 km×1 km范围内的城市化元胞数,将其嵌入元胞自动机(CA)转换规则中作为约束条件,控制城市发展,建立生态安全的城市CA,模拟生态安全的城市发展形态.结果表明: 东莞市综合景观生态安全指数从1988年的0.497降低到2005年的0.395,景观尺度上的生态安全下降.利用生态安全的CA模拟的2005年东莞市生态安全指数由实际的0.395增加到0.479,模拟的城市景观生态压力减小、生态安全状态和综合景观生态安全程度提高.CA可以作为探索生态安全城市研究的有效工具.     

基于能值分析的厦门城市代谢可持续性评估

生态城市建设是中国城市转型发展的关键节点,对中国生态文明和新型城镇化发展具有推动作用。研究以中国典型的生态城市厦门市为例,基于城市代谢框架结合能值分析法,对厦门市代谢系统进行各项能值流的核算,构建2010-2017年厦门市能值指标评估体系,选用可持续发展指数、可持续发展能值指标、城市健康水平能值指数3项指标综合评价其生态可持续性,选取部分能值指标与珠海市、深圳市进行对比分析,以期为中国生态城市的可持续发展提供科学参考。结果表明：（1）2010-2017年,厦门市总能值呈上升趋势,2017年的总能值为2.51×10²⁴ sej,是2010年总能值的1.65倍,货币流能值显著增加,废弃物流能值下降。能值自给率由98.30%逐渐递增至99.20%,能值产出率由8.30%逐渐递增至15.20%,环境承载率小于3,属于环境低负荷状态。（2）厦门市可持续发展指标处于1-10之间,表明其生态经济系统具有活力和发展潜力,可持续发展能值指标由2010年的3.67增加至2017年的7.76,表明厦门市的可持续发展性能愈来愈好,城市健康水平能值指数由2010年的6.21上升至2017年的25.80,表明厦门市生态系统处于健康可持续发展的状态。（3）厦门市与珠海市、深圳市的能值指标对比分析表明,厦门市与珠海市均处于富有经济活力与生态可持续发展潜力阶段,且厦门市代谢系统的可持续发展水平整体优于珠海市与深圳市。（4）总体来看,厦门城市代谢系统处于可持续发展阶段,生态城市的建设有利于厦门市实现生态经济的可持续发展,研究对同类型生态城市的建设与可持续发展具有理论参考价值。     

基于生物物理视角的城市生态竞争力

研究城市的生命支持系统、系统解析城市运行的生物物理代谢过程是深入揭示现代城市"病"产生机理与作用规律的新视角.借助生态能量学方法之一 --能值方法对城市生态经济系统进行了系统分析,并构建了综合性城市生态竞争力指数UECCI,将之应用于北京、上海和广州3个案例城市1990年到2005年的评价中.同时,引入并整合台北(1991和1998年)和澳门(1990、1993、1995、1997、2000、2003和2004年)的能值分析结果进行参照对比.结果显示:研究期内3个案例城市生态经济系统的演化趋势呈现很好的一致性,但广州的UECCI一直高于北京和上海,广州城市生态经济系统在可持续发展的长远尺度上似乎更具有生态竞争力;与台北与澳门的进一步比较发现,尽管中国大陆城市经济发展程度不及台北与澳门,其UECCI总体上却高于台北和澳门.     

基于遥感生态指数模型的渭南市生态环境质量动态监测与分析

本文基于1995和2015年的Landsat系列遥感影像,利用主成分分析法确定绿度、湿度、干度、热度4个指标的权重,采用遥感生态指数(RSEI)评价模型,对渭南市1995—2015年的生态环境质量进行监测与分析.结果表明: 1995—2015年,渭南市的生态环境质量总体呈上升趋势,RSEI均值由0.489上升至0.556;生态环境改善的地区主要分布在渭南市中部,占总面积的49.6%;生态环境退化的地区主要分布在韩城市部分矿区和渭南市南部区县(秦岭北麓渭南段),仅占总面积的15.4%.研究区生态环境质量受城市规划建设影响较大,但总体上其生态环境质量有所改善,得益于近年来该市对生态环境的关注与投入.     

基于能值-生态足迹模型的东北老工业基地生态安全评价——以辽宁省为例

采用能值-生态足迹模型,对辽宁省2003—2012年生态安全状况进行时间序列的定量分析与评价,并采用灰色动力学模型预测其动态变化趋势.结果表明: 研究期内辽宁省人均能值生态承载力从3.13 hm²下降到3.07 hm²,人均能值生态足迹由13.88 hm²增加到21.96 hm²,处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数由4.43增长到7.16,生态安全预警等级由轻警过渡到中警程度.照此发展,2013—2022年辽宁省人均能值生态承载力将由3.04 hm²下降到2.98 hm²,人均能值生态足迹将由22.72 hm²上升到35.87 hm²;生态赤字将越来越大,生态压力指数将由7.46上升到12.04,生态安全等级将由较安全变为轻度不安全状态,并呈现由中警到重警的生态安全预警等级,生态安全问题亟待解决.     

沿海快速城市化地区能值生态足迹变化分析

当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展。生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题。首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字。同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20%。结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展。因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要。一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求。     

熵权模糊综合评价法在城市生态安全评价中的应用

为了拓新城市复合生态系统生态安全评价方法的研究,根据压力-状态-响应模型,构建了一个有3个要素和33项具体指标的城市生态安全水平度量的指标体系,并运用客观的熵权法赋权、模糊综合评价法以及划分的等级标准对我国5个经济发达城市的生态安全水平进行量化分析.结果表明,苏州市和北京市对“较安全”级别的隶属度最大,分别为0.376和0.286;深圳市、上海市和广州市则处于“临界安全”状态.另外,深圳市具有较大的系统压力,苏州市的系统状态和系统响应表现最优.与其它评价方法相比,该方法评价过程简易,结果定量和相对客观可信.     

基于能值分析的我国小水电生态影响研究

如何系统定量地评价小水电开发过程所引起的景观变化、河流局部断流等生态影响,是平息争议、进行合理规划与开发小水电前提之一。运用能值分析方法,以贵州省赤水市观音岩水电站为例,将小水电建设、运行的资源投入,以及河道中水流的时空改变所导致生态服务功能的损失纳入核算体系,对其生态影响进行综合定量评估。从2010年的实际结果来看,由于河流断流,导致水坝下游生态系统服务功能的能值损失为2.77×1018sej,占到了系统建设运行总投入的44.84%,其中重点保护鱼种在影响河段的生境破坏是最大的能值损失。若不考虑下游生态系统服务功能损失,系统的环境负载率为1.92,可持续性指标为1.22;而考虑下游生态影响之后,系统环境负载率增大至4.26,可持续性指标减小为0.34。研究表明,小水电的开发必须遵循适度开发、规划优先,保障河流最基本的生态需水底线,是协调小水电开发和河流健康矛盾、追求小水电持续发展的刚性要求。     

佛山市高明区生态安全格局和建设用地扩展预案

城市生态环境问题已上升到生态安全的层面.以人类生存安全和理想人居环境为目标,基于空间数据和统计资料,利用景观安全格局原理和地理信息系统空间分析方法,构建了包含基本保障格局-缓冲格局-最优格局3个级别的水安全格局、地质灾害安全格局、大气安全格局、生物保护安全格局和农田安全格局,叠加得到高明区综合生态安全格局,在此基础上提出了高明区建设用地扩展最优方案和生态功能分区.结果显示,并非生态安全格局水平越高,城乡发展模式越优,缓冲生态安全格局下的高明区建设用地扩展模式,最可能实现生态安全保护与城镇扩展的和谐发展.综合生态安全格局明确了区域的生态环境敏感区和生态服务功能重要区,为区域生态功能分区提供了新的思路.     

辽宁省朝阳市农业生态经济系统能值分析

应用能值分析的方法,研究了以辽宁省朝阳市为代表的辽西半干旱区农业生态经济系统的能值投入及产出结构,并通过计算、对比能值评价指标,分析了朝阳市农业生态经济系统的发展现状。结果表明,对自然资源的过度利用造成了当地生态环境条件的恶化,由此产生不可更新自然资源的流失以及产出能值的损失;对可更新有机能的不充分利用也是造成当地资源浪费和环境破坏的重要原因。